电热法测热功当量

阻值 0.093 0.105 降温终
1.1 228KΩ 电流
1.00A
质量/g 142.45 23.85 3.00
阻值 23.00 0.300 降温时
15min
1.0905
温阻值
KΩ
升
温
R 0
R 1
R 2
R 3
R 4
R 5
R 6
R 7
R 8
1.1031 1.1049 1.1064 1.1080 1.1095 1.1111 1.1126 1.1142 1.1157
实验目的 (1) 学习用电热法测热功当量，即Q与W的比值。 (2) 了解热学实验的特殊条件和基本方法。 (3) 学会用修正中温的方法作散热修正。
实验方法原理
将一电阻放入一定量的水中 ，电阻通电 t 秒，则电功为 ，由电流的热效应 ，这些功将转化为参与热
A = VIt
作工 的 换 交
Qc
++
TT
阻 /
R 9
R 10
R 11
R 12
R 13
R 14
R 15
KΩ
降 温
1.1172 1.1187 1.1202 1.1217 1.1232 1.1247 1.1262
R´ R´ R´ R´ R´ R´ R´
0
1
2
3
4
5
6
R´ 7
R´ 8
1.1261 1.1258 1.1256 1.1253 1.1251 1.1249 1.1247 1.1245 1.1243
(0m0+ c1m1+ c22
0.46δV ) (
⋅f−
如没有热量散失到环境中去，必有热功当量 J 为 J =
dT
终温修正是将散失到环境中的热量的温度的形式补偿回 来，依据牛顿冷却公式。即
dt
= k (T − θ ),
T ′ −θ
k=
t′
ln
f
T0− θ
，采用逆推的方法可以求到温度亏损
i
i
0
损δT =T + T ″，修正后的温度 T ″为：T ″= T
i
f
f
f
f
f
-δT ，δT 为负值，当测量值低于实际室温时，δT 的绝对值变小：T
i
i
i
ห้องสมุดไป่ตู้
f
″=T +｜δT ｜，即 T ″变小，ΔT 变小（其中Δ
f
i
f
T＝T ″f
Tf
初，Tf
初：升温初始值），
A J= =
Q
A
∑ cimi∆T
, J 变大，反之 J 变小。
系统误差的最主要来源是系统的热量散失，而终温修正往往不能完全弥补热量散失对测
量的影响。其他来源可能有①水
的温度不均匀，用局部温度代替整体温度。②水的温度与环境温度差异较大，从而给终
温的修正带来误差。③温度，质
量及电功率等物理量的测量误差。 2. 试定性说明实验中发生以下情况时，实验结果是偏大还是偏小? (1) 搅拌时水被溅出； 答：实验结果将会偏小。 水被溅出，即水 的质量减少，在计算热功当量时，还以称横水的质量
+
δT = dT1dT
2
⋯ ++
dT
15
(计算机中有现成计算程序引
资利用 ) 实验步骤
(1) 先将温度传感器探头悬在空气中，直接读室温θ下的电 阻值。 (2) 用天平分别称量量热器内筒及内筒盛水后的质量。 (3) 按图接好电路。 (4) 再接通电源，立即开始搅拌，当温度高于室温后，听到
报时器响声，即记录起始电阻值 R ，然后每隔1分钟记 0
修正前 4410.0
4.9228 0.7358
0 修正后 4410.0
5 1077.4
.5734% 4.0930 0.0940 2.2450
1. 该实验所必须的实验条件与采用的实验基本方法各是什么?系 统误差的来源可能有哪些? 答：实验条件是系统与外界没有较大的热交换，并且系统（即 水）应尽可能处于准静态变化过程。实验方法是电热法。
值 /
R´ 9
R´ 10
R´ 11
R´ 12
R´ 13
R´ 14
R´ 15
KΩ
1.1240 1.1238 1.1236 1.1234 1.1232 1.1230 1.1228
0.0061 /min
δT
-1.2039 °C
计
算
W/J
Q/cal J 895.83
△J
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计算，即认为水的质量不变，但是由于水的质量减少，对水加热时，以同样的电功加
热，系统上升的温度要比水没有上
升时的温度要高，即水没溅出在同样电功加热时，应上升 T 度， 而水溅出后上升的温度应是 T+ΔT 度。用 J = A / Q ， 有 Q =（c m T），J = A / [（T+△T）/ mc]，分母变大 J 变小。
ii
(2) 搅拌不均匀 ； 答：J 偏大、偏小由温度计插入的位置与电阻丝之间的距离而定。离
电阻丝较远时，系统温度示数
比，匀均系统温度低，设 T 为均匀系统温度，温度计示值应为 T-
ΔT，用 J=A/θ计算，分母变小，则 J 变大；离电阻丝
较近时，温度计示值应为 T+ΔT，分母变大，因而 J 变小。
(3) 室温测得偏高或偏低。 答：设θ 为室温，若测得值偏高Δθ时，测量得到的温度值为 0
一次电阻值，共记16次，然后断开电源。
(5) 切断电源后，待温度不再升高后，开始记录降温的初始阻值 R´ ，之后每 0
隔一分钟记录一次电阻值，共记 16
次。 数据处理
δ V=1.30 水
吕内筒 搅拌器 铜
电阻丝 降温初
1.1 261KΩ 电压
4.90V
比热容 1.000 0.210 2.10
θ +Δθ；偏低Δθ时，测 0
量温度值为θ -Δθ，在计算温度亏损时，dT =k(T -θ)，k 是与是室温无关的量(k 与室温有
0
i
i
关)，只与降温初温和降温
终温以及降温时间有关，测得室温偏高时，dT =k[T - (θ +Δθ)]，每
i
i
0
秒内的温度亏损 dT 小于实际值，t 秒末的温度亏 i
损δT =∑k[T - (θ +Δθ)]。此值小于实际值，由于散热造成的温度亏